拓展欧几里得算法求不定方程

心已入冬 提交于 2019-11-27 07:44:45

对于
        ax+by=gcd(a,b) 

这样的方程,可以用扩展欧几里得算法exgcd求出一组通解。

根据欧几里得求gcd:
        gcd(a,b)=gcd(b,a%b) 

可得
        bx+(a%b)y=gcd(b,a%b) 

根据
      a%b=a−(a/b)∗b 

可得
        bx+ay−(a/b)b∗y=gcd(b,a%b)  

化简得
        ay+b(x−(a/b)y)=gcd(b,a%b)  

       x=y,y=(x(a/b)y)

    ax+by=gcd(b,a%b)<=>ax+by=gcd(a,b)

根据

      gcd(a,0)=a

一直递归直到b为0时可得
      ax+by=a 

可以得出一组平凡解
          x=1,y=0 

所以一直递归下去可以得出一组平凡解,然后再往回带得出ax+by=gcd(a,b)的一组解(x=y,y=(x(a/b)y)

泛化来看不定方程
ax+by=c 

只有满足c%gcd(a,b)==0才有解。

求解同余方程可以用费马小定理来求也可以用拓展欧几里得来求
ax≡b mod n <==>ax+ny=b

就转变成了上述形式

费马小定理:a是上能被质数p整除的正整数,则有a^(p-1) ≡ 1(mod p)

推导:a^(p-1) = 1(mod)p = a*a^(p-2)≡1 (mod p) 因此a的逆元为 a^(p-2); 所以对于满足费马小定理的可以直接用快速幂来求

 

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